作为较有潜力的能源之一,风力发电的应用越来越广泛。作为风力发电系统的关键核心装备,齿轮箱质量的好坏直接决定了整套风力发电装备的使役性能。作为齿轮箱的典型零件,齿轮的表面精度是决定齿轮箱质量的关键因素之一。风电齿轮一般采用滚齿作为粗加工与成形磨齿作为精加工的方式获得。成形磨削过程中,磨削极限位置的获取对于了解磨削过程、优化磨削参数以及消除加工缺陷至关重要。提出了一种获取极限磨削位置的方法。根据滚齿加工展成法的基本原理,获取滚齿形成的齿形曲线;以成形磨削为基础,在不同进给余量的前提下,建立极限磨削位置的数学模型,并利用合适的数值迭代算法获取了该位置;以某典型风电斜齿轮为例,说明了所提方法的正确性和有效性。

因能够有效减小齿轮啮合过程中的冲击,改善载荷分布不均,减少振动和降低噪声,齿面修形技术在风电齿轮中被广泛应用。而成形磨削是风电齿轮加工的最后一道工序,其直接决定了齿面的最后精度。求解成形磨削的几何误差,对于规划成形磨削加工路径,提高齿面加工精度至关重要。为求解成形磨削几何误差,首先,建立了包含齿廓修形、螺旋线修形(包含鼓形修形和螺旋角修形)的齿面模型;然后,根据齿面参数、砂轮齿轮轴线公垂线长度以及交错角,求解了成形磨削的接触线,构建了成形磨削齿面;最后,利用理论齿面和成形磨削齿面,定义了成形磨削几何误差,构建了齿面成形磨削的几何误差模型;并给出了减小成形磨削几何误差的建议。

齿轮中的非金属夹杂物对齿轮接触疲劳强度有显著影响,为了提高齿轮的疲劳性能,研究齿轮中的夹杂物对疲劳寿命的影响机理很有必要。为此,建立了含夹杂物的齿轮副的有限元模型,基于Brown-Miller多轴疲劳准则预测了齿轮的接触疲劳寿命。主要探究了夹杂物的尺寸、弹性模量、深度以及夹杂物排列方式对齿轮接触疲劳性能影响。结果表明,夹杂物尺寸的增大加大了应力集中区域;夹杂物和基体的弹性模量相差越大危害越大;当夹杂物位于约0.49倍接触半宽深度时危害最大;两临近夹杂物的排列角度和间距对解除疲劳强度也有影响,两夹杂物距离越近,应力集中效应越明显,危害越大。

风电齿轮齿向螺旋角修形方式主流的有对称修形、平行修形和完全不对称修形等3种方式。文中讨论并对比了比较常用的对称修形和平行修形的差异及优劣,平行修形的螺旋角制造技术,最后以某2 MW风电齿轮箱为例展示了对称修形和平行修形在高速级上的应用及齿面啮合情况分析。

本文的研究目标是通过建立风电齿轮制造工艺管理信息系统，对风电齿轮加工工艺进行信息化管理，从而提升风电齿轮生产效率和质量，并带动风电齿轮工艺的发展。通过风电齿轮制造工艺管理信息系统的设计与实现，实现风电齿轮加工工艺与数控加工系统之间的集成，确保风电齿轮生产工艺流程的可控性、可靠性和程序化管理。

利用Miner法则计算齿轮在给定载荷谱下的损伤率，从而获得齿轮在变工况下计，算疲劳强度的方法，并举例1．5MW风电齿轮的损伤率计算。